聚酰胺和聚酯织物紫外固体激光表面处理

论文摘要

紫外激光表面处理作为一种清洁环保的物理改性方法,处理聚合物,可以改变聚合物表面的物理化学性能。本文采用波长为266nm的紫外固体激光照射聚酰胺织物,研究照射后纤维表面形态、化学结构和物理性能的变化,以及这种变化对聚酰胺织物染色性能产生的影响。同时对紫外激光照射后的聚酯织物的纤维表面形态和染色性能也进行了研究。SEM照片显示,紫外固体激光照射聚酰胺66薄膜使其表面发生刻蚀,产生了垂直于薄膜拉伸方向的起伏结构;而相同条件下处理的聚酰胺66织物和聚酰胺6织物表面也发生刻蚀,但并未发现明显的起伏结构。XPS测试结果显示,聚酰胺66纤维表面N/C和O/C比都降低,聚酰胺66薄膜表面的N/C比降低而O/C比有所增大,表面末端氨基和羧基含量有所增加。紫外固体激光处理后聚酰胺织物的亲水性、抗静电等性能都得到提高。织物白度和经纱的断裂强力有所下降。X-射线衍射分析表明,紫外固体激光处理后,聚酰胺66薄膜的结晶度有所降低;进而推断,紫外固体激光处理后聚酰胺纤维的结晶度下降,无定形区含量相应地增加。经紫外固体激光处理后,聚酰胺织物酸性染料染色的K/S值增大,上染速率加快。采用相同工艺处方染色时,降低染色温度能明显增大紫外激光处理和未处理的织物酸性染料染色K/S值的差别。紫外固体激光处理后织物酸性染料染色的耐摩擦色牢度未发生变化,耐洗色牢度和耐汗渍牢度均下降0.5级,而耐光色牢度不变。紫外固体激光照射的PET纤维表面发生刻蚀,产生垂直于纤维轴向的起伏结构,结晶区含量下降,无定形区含量相应地增加。随着染色温度的降低,紫外激光处理前后聚酯织物分散染料染色的K/S值逐渐降低,而色差逐渐增大。通过正交试验研究了改变激光各参数,包括激光功率、脉冲频率、填充线间距、有效矢量步长、有效矢量步间延时对聚酯织物分散染料染色的K/S值的影响。当染色温度降低到100℃时,紫外固体激光处理后,聚酯织物分散染料染色的耐洗色牢度和耐摩擦色牢度基本没有变化。利用激光软件进行差别化染色图案设计,获得良好的差别化染色效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 聚酰胺纤维
• 1.2 聚酯纤维及其表面改性
• 1.3 激光的产生
• 1.4 紫外激光器的分类
• 1.5 激光对聚合物表面处理的历史与现状
• 1.5.1 发现现象阶段
• 1.5.2 探索理论阶段
• 1.5.3 开发应用阶段
• 1.6 激光处理后聚合物表面性质的改变
• 1.6.1 表面形态的变化
• 1.6.2 表面化学结构的变化
• 1.7 激光照射后聚合物表面性质变化的机理
• 1.7.1 协同效应作用机理
• 1.7.2 刻蚀率不同机理
• 1.7.3 内应力释放机理
• 1.7.4 场干涉机理
• 1.7.5 不稳定性理论
• 1.8 激光表面处理在纺织加工中的应用
• 1.8.1 亲水性
• 1.8.2 染色性能
• 1.8.3 粘结性
• 1.8.4 吸附性
• 1.8.5 传导性
• 1.9 本论文研究的背景及意义
• 1.10 本论文研究的主要内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 材料、化学品、仪器设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 化学品
• 2.1.3 仪器设备
• 2.1.4 266nm紫外固体激光器及其参数
• 2.2 酸性染料染色
• 2.2.1 处方
• 2.2.2 染色后处理
• 2.2.3 固色工艺
• 2.3 分散染料染色
• 2.3.1 处方
• 2.3.2 染色后处理
• 2.3.3 还原清洗
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 织物白度
• 2.4.2 染色织物K/S值
• 2.4.3 聚酰胺织物酸性染料染色的上染速率
• 2.4.4 纱线断裂强力
• 2.4.5 耐摩擦色牢度
• 2.4.6 耐洗色牢度
• 2.4.7 耐光色牢度
• 2.4.8 织物回潮率
• 2.4.9 抗静电性能
• 2.4.10 接触角
• 2.4.11 纤维的表面形态
• 2.4.12 纤维结晶度
• 2.4.13 织物表面N/C和O/C比
• 第三章 聚酰胺织物紫外固体激光表面处理
• 3.1 紫外固体激光处理的聚酰胺材料表面形态与物理机械性能
• 3.1.1 聚酰胺材料的表面形态
• 3.1.2 聚酰胺66薄膜的结晶度
• 3.1.3 聚酰胺材料的表面化学变化
• 3.1.4 聚酰胺6织物的白度
• 3.1.5 聚酰胺6经纱的断裂强力
• 3.1.6 聚酰胺6织物的抗静电性能
• 3.1.7 聚酰胺6织物的亲水性能
• 3.2 紫外固体激光处理对聚酰胺6织物染色性能的影响
• 3.2.1 聚酰胺织物酸性染料染色的上染速率
• 3.2.2 聚酰胺织物酸性染料染色的K/S值
• 3.2.3 染色温度对激光处理聚酰胺织物染色深度的影响
• 3.2.4 聚酰胺6织物的酸性染料染色牢度
• 第四章 聚酯织物紫外固体激光表面处理
• 4.1 紫外固体激光处理PET纤维表面变化
• 4.1.1 PET纤维表面形态
• 4.1.2 PET纤维结晶度
• 4.2 紫外固体激光处理聚酯织物的染色性能
• 4.2.1 染色温度对激光处理聚酯织物染色深度的影响
• 4.2.2 激光处理参数对染色深度的影响
• 4.2.3 耐摩擦色牢度
• 4.2.4 耐洗色牢度
• 4.3 激光处理聚酯织物的差别化染色
• 4.3.1 打标软件
• 4.3.2 差别化染色图案设计
• 4.3.3 差别化染色效果
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢